JP6433619B2 - 独立車輪駆動装置および車両 - Google Patents

Description

この発明は、鉄道車両に用いる、左右の車輪を連結する車軸をもたない車輪を駆動するための独立車輪駆動装置に関する。

多くの鉄道車両においては、車軸の両側に車輪が嵌合された一体型の車輪付き車軸２本を車両の進行方向の前後に配置して台車枠によって支持された台車が構成され、台車を前後に２台配置した上に車体が載せられて鉄道車両が構成されている。この台車内にモータと駆動装置を配置し、車軸を回転駆動することにより車両の走行を行なっている。

近年、低床式の軽量車両が都市内交通として使用され、車体床面の低床化のために、左右の車輪が取り付けられた車軸を無くし、左右の車輪を独立に支持する機構が採用されている。この機構においては、左右の車輪が車軸で連結されていないため、左右独立に回転するように構成されている。車輪の駆動は左右別々のモータによって行なわれ、小形で減速比を大きくできる遊星歯車装置が使用されている。

例えば、特許文献１には、連結棒を介して車体に対して装着される走行装置枠と、該走行装置枠の軸箱で主軸を中心に水平方向に回動自在に支承された単独車輪と、該走行装置枠に対し車体を懸架する緩衝装置としての空気ばねとから成る軌条車両の単独車輪走行装置が記載されている。特許文献１の単独車輪走行装置では、ディスクブレーキ、駆動モータを含む軸箱、車輪および歯車装置がこの順で車輪の回転軸上にならんで配置されている。

特許文献２の独立車輪駆動コンポーネントでは、モータの回転力は、遊星減速機にて減速され伝達部材を介して、車輪に伝達される。車輪には複数の貫入孔が形成されており、伝達部材のピン部材が貫入孔に貫入しており、貫入孔とピン部材との間に、リング状の防振部材が介在されている。モータからの回転力は、防振部材を圧縮して車輪に伝達される。特許文献２の独立車輪駆動コンポーネントでは、モータ、遊星減速機および車輪がこの順で車輪の回転軸上にならんで配置され、遊星減速機が台車枠に支持されている。

特表平６−５０４５０２号公報 特開２０００−３０９２６８号公報

特許文献１の単独車輪走行装置では、駆動モータは走行装置枠に支承された軸箱内部に配置される。特許文献１の単独車輪走行装置では、駆動モータが小径となるため、必要な容量を確保するための軸方向の長さを確保することが必要となる。特許文献２の独立車輪駆動コンポーネントでは、駆動モータは車輪より外側で台車枠に支持される。特許文献２の独立車輪駆動コンポーネントでは、駆動装置が車輪の外側に配置されるため、車輪を含めた駆動装置の軸方向の長さが大きい。そのため、左右の車輪の外側部分に広いスペースを必要とし、車体幅が比較的狭い低床車両等においては、両側車輪の外側のスペースが狭い場合があり、駆動装置の構成が困難になる可能性があるという問題点があった。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、モータと遊星減速機を含む駆動装置全体の車輪回転軸方向の長さを小さくすることを目的とする。

この発明に係る独立車輪駆動装置は、一方の側に入力軸が配置され、他方の側に出力軸が配置され、入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する遊星歯車装置と、遊星歯車装置の半径方向最外周を構成する出力軸外筒の外周に回り止め嵌合される車輪と、軸受内筒の軸方向の入力軸の側の端部を遊星歯車装置の入力軸の側で固定支持し、懸架装置を介して車体を支持する支持枠と、支持枠の軸受内筒とは反対側で支持枠に取り外し可能に固定され、入力軸を回転させる駆動モータと、を備える。

この発明の独立車輪駆動装置は、遊星歯車装置を車輪の内周側に配置し、支持枠に遊星歯車装置と駆動モータとを固定することで、車輪を含めた駆動装置全体の車輪回転軸方向の長さを短縮できる。

この発明の実施の形態１に係る独立車輪駆動装置全体を示す図である。 実施の形態１に係る独立車輪駆動装置を備える車両の例を示す図である。 実施の形態１に係る独立車輪駆動装置の内部構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る独立車輪駆動装置の分解断面図である。 実施の形態１に係る遊星歯車装置の歯車の配置を示す図である。 実施の形態１に係る支持枠を遊星歯車装置側から見た斜視図である。 実施の形態１に係る支持枠を駆動モータ側から見た斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る独立車輪駆動装置の内部構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態３に係る独立車輪駆動装置の内部構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態４に係る独立車輪駆動装置の内部構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態５に係る独立車輪駆動装置の内部構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態６に係る独立車輪駆動装置の内部構成を示す断面図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図中、同一または相当する部分には同一の符号を付ける。なお、図の煩雑を避けて理解を容易にするために、ボルト、ナットおよびボルトを通す穴などを図から省略している場合がある。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る独立車輪駆動装置全体を示す図である。独立車輪駆動装置１は、遊星歯車装置２、駆動モータ３および支持枠４から構成される。遊星歯車装置２および駆動モータ３は、支持枠４に固定されている。車輪５は、遊星歯車装置２の出力軸外筒に回り止め嵌合される。したがって、支持枠４は、車輪５を回転可能に支持する。駆動モータ３の回転軸の回転は、遊星歯車装置２で減速されて、車輪５に伝達される。

この発明の実施の形態１に係る独立車輪駆動装置１は、平行に敷設された２本のレールからなる軌道の上を走行する車両に用いられる。図２は、実施の形態１に係る独立車輪駆動装置を備える車両の例を示す図である。ここでは、軌道に関して以下のように定義する。２本のレールの上面に接する平面を軌道面という。軌道面に直交する方向を上下方向という。軌道の上を走行する車両の進行方向に平行な方向を前後方向という。軌道面に平行で、車両の進行方向に直交する方向を左右方向という。

図２の車両１３０は、２本のレールからなる軌道の上を走行する。車両１３０は、図１に示す独立車輪駆動装置１を２台、左右に対向して備える。車両１３０の車体１３１は、懸架装置１３２を介して、独立車輪駆動装置１の支持枠４に支持されている。車輪５は、それぞれレールの上を転動可能に支持されている。対向する２台の独立車輪駆動装置１は、支持枠４どうしが、例えば、支持枠４の前後に固定される２つのフレーム１３３で連結されている。支持枠４どうしを連結する構造は、図２のフレーム１３３に限らない。図２では、独立車輪駆動装置１と車体１３１との間で、前後方向（図２の紙面に直交する方向）の力を伝達するための機構は省略されている。例えば、支持枠４と車体１３１とにそれぞれ左右方向の軸の周りに回動可能に結合される牽引リンクを用いて、独立車輪駆動装置１と車体１３１との間で前後方向の力を伝達することができる。

図３は、実施の形態１に係る独立車輪駆動装置の内部構成を示す断面図である。図３では、駆動モータ３は断面が示されていない。遊星歯車装置２は、内歯車１５、内歯車１５に噛み合う遊星歯車１６、遊星歯車１６に噛み合う太陽歯車３１、遊星キャリア１８、内歯車１５を内周側に構成する軸受内筒１３、軸受内筒１３の外周に同軸に嵌合される軸受１２、軸受１２の外周に同軸に嵌合される出力軸外筒１１、および、遊星キャリア１８を固定し出力軸外筒１１に支持される出力軸端板１４から構成される。遊星歯車１６は、遊星キャリア１８に固定されている遊星歯車軸１７の周りに軸受１９を介して回転可能に支持されている。遊星歯車軸１７の遊星キャリア１８とは反対側の端部は、遊星軸支持円板２０で支持されている。遊星キャリア１８は、遊星歯車１６を内歯車１５および太陽歯車３１に噛み合った状態で回転可能に支持する。

遊星歯車装置２の軸受内筒１３は、ボルト７で固定リング６に固定されている。固定リング６は、ボルト８で支持枠４に固定されている。

遊星歯車装置２の軸受内筒１３の外周に同軸に軸受１２が嵌合している。例えば、軸受１２は、ラジアル荷重を支える円筒ころ軸受や、軸方向荷重を支えられる深溝玉軸受である。軸受１２の外周に、同軸に出力軸外筒１１が嵌合されている。出力軸外筒１１の外周に、遊星歯車装置２と同軸に車輪５が回り止め嵌合されている。車輪５は、軸受１２および出力軸外筒１１を介して、回転可能に支持される。

遊星歯車装置２の遊星キャリア１８は、出力軸端板１４にボルト２９で、ボルト２９の周囲にトルク伝達リング２７を介挿して固定されている。出力軸端板１４は、その外周側で出力軸外筒１１にボルト２８で固定されている。出力軸端板１４は、遊星キャリア１８を固定支持し、回転を出力軸外筒１１に伝える伝達部材である。

支持枠４の遊星歯車装置２とは反対側に、駆動モータ３がボルト９で固定される。駆動モータ３の回転軸３２は、遊星歯車装置２の太陽歯車３１に結合している。駆動モータ３の回転軸３２が回転すると、太陽歯車３１が回転し、遊星歯車１６を内歯車１５の内周に噛み合った状態で転動させる。内歯車１５は、支持枠４に固定されている軸受内筒１３の内周側に構成されているので、遊星歯車１６が内歯車１５の内周に噛み合った状態で転動すると、遊星歯車１６は自転しながら太陽歯車３１の周りを公転する。遊星歯車１６を回転可能に支持している遊星歯車軸１７は遊星キャリア１８に固定されているので、遊星キャリア１８は、駆動モータ３の回転軸３２の回転と同じ方向に回転する。上述のとおり、遊星キャリア１８の回転は、出力軸端板１４で出力軸外筒１１に伝えられ、出力軸外筒１１に回り止め嵌合されている車輪５が回転する。

遊星歯車装置２の内部では、太陽歯車３１と遊星歯車１６が噛み合い、遊星歯車１６と内歯車１５が噛み合っている。また、軸受１９で遊星歯車軸１７の周りに遊星歯車１６を回転可能に支持している。さらに、出力軸外筒１１を回転可能に支持する軸受１２が配置されている。これらの歯車の噛み合いおよび軸受１２、１９の回転支持を円滑にするために、潤滑油による潤滑が必要であり、それぞれ適切な潤滑油が注油されている。

遊星歯車装置２の内部に注油されている潤滑油が外部に洩れ出るのを防止するため、部品締結部には各種のシール部材が使用される。遊星歯車装置２の支持枠４側には、軸受内筒１３と駆動モータ３の回転軸３２との間に、シール円板２１が配置される。軸受内筒１３とシール円板２１は相対回転せず、軸受内筒１３とシール円板２１の間には、Ｏリング２６が介在して隙間をシールしている。シール円板２１と回転軸３２の間は、相対回転するので、オイルシール２２が設けられる。

遊星歯車装置２の支持枠４と反対側では、出力軸端板１４と遊星キャリア１８はボルト２９で締結されているので、出力軸端板１４と遊星キャリア１８との間にはＯリング２５が使用される。出力軸外筒１１と出力軸端板１４はボルト２８により締結されているため、Ｏリング２４が使用される。出力軸外筒１１と固定リング６は、出力軸外筒１１の回転により相対的な移動が生じるため、オイルシール２３が使用される。

図４は、実施の形態１に係る独立車輪駆動装置の分解断面図である。上述のとおり、支持枠４に固定リング６がボルト８で固定される。遊星歯車装置２の軸受内筒１３は、ボルト７で固定リング６に固定される。支持枠４の遊星歯車装置２とは反対側に、駆動モータ３がボルト９で固定される。例えば、固定リング６を固定するボルト８は、固定リング６の外周に等間隔に配置される。駆動モータ３を支持枠４に固定するボルト９は、例えば、駆動モータ３のフランジの外周に、ボルト８とは１つおきに配置される。駆動モータ３のフランジ部には、ボルト８を逃がすように、Ｕ字切り欠きが形成されている。

駆動モータ３は、ボルト９で固定されているので、ボルト９を緩めれば、回転軸３２に太陽歯車３１が結合した状態で、駆動モータ３を支持枠４および遊星歯車装置２からはずすことができる。駆動モータ３をはずしても、遊星歯車装置２は、支持枠４に固定されているので、図２の車両１３０の車体１３１は、レール上に車輪５で支持されている状態を保つ。すなわち、車両１３０をレール上に静止させた状態で、駆動モータ３をとりはずし、また取り付けることができる。

遊星歯車装置２の軸方向の位置は、固定リング６の遊星歯車装置２を取り付ける当接面３３で規定される。遊星歯車装置２の軸に直交する方向の位置は、軸受内筒１３が嵌合される固定リング６の小径側の外周面３４で規定される。駆動モータ３の軸方向の位置は、固定リング６の駆動モータ３側の端面３５で規定される。駆動モータ３の軸に直交する方向の位置は、固定リング６の大径側の内周面３６で規定される。遊星歯車装置２と駆動モータ３の相対的な位置は固定リング６で決められるので、固定リング６を精度よく加工すれば、遊星歯車装置２と駆動モータ３の軸心を傾きなく一致させて組み立てるのを、容易に再現できる。

図５は、実施の形態１に係る遊星歯車装置の歯車の配置を示す図である。図５は、遊星歯車１６が３個の場合を示す。各歯車の歯数の選択の仕方により、２個あるいは４個の遊星歯車１６を配置させることも可能である。原理的には、遊星歯車装置２の遊星歯車１６は、１つでもよい。駆動モータ３の回転軸３２と、遊星キャリア１８の軸にかかる、軸に直交する方向の力を相殺するために、２個以上の遊星歯車１６を、太陽歯車３１の周りに等間隔に配置することが好ましい。

図６は、実施の形態１に係る支持枠を遊星歯車装置側から見た斜視図である。図７は、実施の形態１に係る支持枠を駆動モータ側から見た斜視図である。支持枠４は、遊星歯車装置２と駆動モータ３を固定支持するための支持枠主板４１と、その両側に直角に固定される支持枠側板４２を一体形状で有し、上下方向に見てＨ型形状に構成される。支持枠主板４１の中央部には、固定リング６の位置決めができる嵌合穴４６が形成されている。図４に示される固定リング６は、嵌合穴４６に嵌合されて、例えば複数のボルト８で支持枠４に固定される。

支持枠４には、走行中に車輪５から軸方向に横荷重が作用するため、支持枠４の車輪５側には補強板４３および４４が固定されており、駆動モータ３側には補強板５０、５１が固定されている。支持枠４には、懸架装置１３２が取り付けられる取付台４８が駆動モータ３側に固定されている。車体１３１は、取付台４８に取り付けられる懸架装置１３２を介して支持される。懸架装置１３２は、例えば、空気ばねから構成される。空気ばねの支持枠４への取付固定は、例えば、取付台４８に設けられたボルト用穴に取付ボルトを通して下側からねじ止めされる。懸架装置１３２としては、空気ばねの他に、例えば、重ね板ばね、または、コイルばねと減衰装置の組み合わせなどを用いることができる。

支持枠４は、上部支持部４５と下部支持部５２の計４箇所で、遊星歯車装置２の軸心方向である車両１３０の左右方向に支持される。支持枠４は、上部牽引リンク支持部５３と下部牽引リンク支持部５４で車体前後方向に支持される。なお、支持枠４の上部牽引リンク支持部５３および下部牽引リンク支持部５４は、それぞれ２箇所ずつ配置されているが、どちらか一方を使用して支持する。

上述のように構成される実施の形態１の独立車輪駆動装置１に対して、従来の独立車輪駆動装置では以下のように構成されている。例えば特許文献１の場合には、特許文献１の図２に示されるように、主軸（４）を中心に上下方向の軸の周りに回動自在に支持された軸箱（７）を有し、単独車輪（５）は軸箱（７）によって回転自在に支持される。歯車装置（１０）は単独車輪（５）に対して主軸（４）と反対側に配置され、駆動モータ（９）は軸箱（７）の内部に配置されている。単独車輪（５）を含め、歯車装置（１０）と駆動モータ（９）が内蔵された軸箱（７）の全体の軸方向長さを短縮することは困難である。また、車体（３）は空気ばね（６）を介して、主軸（４）上に支持されているので、車体（３）を支持した状態で、軸箱（７）から駆動モータ（９）を取り外しできるように構成するのは困難である。

以上説明したように、実施の形態１によれば、遊星歯車装置２を車輪５の内周側に配置し、遊星歯車装置２および車輪５と駆動モータ３を、支持枠４の両側に配置して支持枠４に固定するので、車輪５を含めた駆動装置全体の車輪回転軸方向の長さを短縮できる。

さらに、駆動モータ３を固定リング６の内面に嵌合させることで、駆動モータ３と遊星歯車装置２の軸心を合わせることが容易であり、支持枠４にボルト締め固定するため、駆動モータ３の保守のために必要な駆動モータ３の取外しおよび取付けが容易にできるという効果がある。

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２に係る独立車輪駆動装置の内部構成を示す断面図である。実施の形態２に係る独立車輪駆動装置１は、遊星歯車装置６１の出力軸端板１４側で、軸受内筒１３の内周と遊星キャリア１８の間にシール部材を備える。その他の構成は、実施の形態１に係る独立車輪駆動装置１の構成と同じである。

実施の形態２の独立車輪駆動装置１は、低速側の軸受１２の潤滑と、高速側の遊星歯車１６を回転支持する軸受１９、ならびに、内歯車１５、遊星歯車１６および太陽歯車３１の噛み合いの潤滑を分離し、遊星歯車装置６１の内部の潤滑を効率的に行なうようにしたものである。

図８に示すように、軸受内筒１３の出力軸端板１４側に、円環状のシール保持板６２をボルト６５で固定する。シール保持板６２と軸受内筒１３との間にはＯリング６４を介在させる。シール保持板６２と遊星キャリア１８との間には、相対的な回転移動が生じるため、シール部材であるオイルシール６３を配置する。シール保持板６２、オイルシール６３およびＯリング６４は、遊星歯車装置６１の支持枠４とは反対側で、軸受内筒１３と遊星キャリア１８との間をシールする。

実施の形態２では、軸受１２が嵌合されている低速回転領域と、内歯車１５、遊星歯車１６および太陽歯車３１が噛み合っている高速回転領域とを分けて潤滑を行なえるようにしている。それぞれの領域に適切な種類と量の潤滑油を封入することで、それぞれの領域で適切な潤滑を行うことができる。そして、低速回転領域と高速回転領域の潤滑油が混じり合ったり、それぞれの潤滑油の過不足が生じたりするのを低減できるという効果が期待できる。

実施の形態３．
図９は、この発明の実施の形態３に係る独立車輪駆動装置の内部構成を示す断面図である。実施の形態３に係る独立車輪駆動装置１は、出力軸外筒７３の支持枠４側で、出力軸外筒７３と固定リング７２との間にラビリンスシール７４を構成する。その他の構成は、実施の形態２に係る独立車輪駆動装置１の構成と同じである。

図９に示すように、出力軸外筒７３の支持枠４側で、固定リング７２に対向する面に環状の溝を形成し、対向する固定リング７２の面に出力軸外筒７３の環状溝と凹と凸が対向して隙間を隔てて嵌まり合うように、固定リング７２の環状溝を形成する。軸受内筒１３を固定リング７２に締結固定することにより、出力軸外筒７３と固定リング７２の環状溝がラビリンスシール７４を構成するようにしたものである。

この実施の形態３では、オイルシール２３に代えて、出力軸外筒７３と固定リング７２とに設けられた環状溝により、互いに接触することなくラビリンスシール７４を構成するので、出力軸外筒７３（または、固定リング７２）にオイルシール２３が接触することによる摩擦抵抗がない。その結果、遊星歯車装置７１の回転エネルギー損失の低減と温度上昇の軽減が可能になる。

出力軸外筒７３を回転可能に支持する軸受１２は比較的低速で回転するため、潤滑油による潤滑ではなく、グリースによる潤滑も可能である。グリースで潤滑する場合には、実施の形態１および２に示すオイルシール２３よりも、ラビリンスシール７４の方が適している。

実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４に係る独立車輪駆動装置の内部構成を示す断面図である。実施の形態４に係る独立車輪駆動装置１は、遊星歯車装置１０１の遊星キャリアを兼ねる軸受内筒１０４が固定リング１０２にボルト７で固定され、固定リング１０２は、支持枠４にボルト８で固定されている。軸受内筒１０４の半径方向外周に軸受１２が嵌合され、軸受１２の半径方向外周に出力軸外筒１１が嵌合されている。軸受内筒１０４は、軸受１２が嵌合される外筒部分が、内歯車１０３の歯車部分の半径方向外周側に、内歯車１０３から離隔して配置されている。

内歯車１０３は、歯車部分の支持枠４の反対側が半径外周方向に拡がって、出力軸外筒１１にボルト２８で固定されている。内歯車１０３の半径外周方向に拡がる円環板部分は、内歯車部分を、遊星歯車装置１０１の軸方向の支持枠４とは反対側で出力軸外筒１１に固定し、内歯車部分の回転を出力軸外筒１１に伝える伝達部材を構成する。遊星歯車１６は、内歯車１０３に噛み合った状態で、軸受１９を介して遊星歯車軸１７に回転可能に支持される。遊星歯車軸１７は、一端が軸受内筒１０４の遊星キャリア部分に固定され、他端が遊星軸支持円板１０７で支持される。遊星キャリアを兼ねる軸受内筒１０４は、固定リング１０２に固定されているので、遊星歯車軸１７は、支持枠４に対して移動しない。

図１０に示す実施の形態４の独立車輪駆動装置１では、実施の形態１の内歯車１５を軸受内筒１３から分離し、遊星キャリア１８と遊星軸支持円板２０を入れ替えて、遊星キャリア１８を遊星歯車装置２の支持枠４側で、軸受内筒１３に固定し軸受内筒１０４とし、分離した内歯車部分を支持枠４の反対側で出力軸端板である円環板部分と一体に形成したものとみることができる。

支持枠４の遊星歯車装置１０１とは反対側に、駆動モータ３がボルト９で固定される。駆動モータ３の回転軸３２は、遊星歯車装置１０１の遊星歯車１６に噛み合う太陽歯車３１に結合している。実施の形態４では、駆動モータ３の回転軸３２が回転して、太陽歯車３１が回転すると、遊星歯車軸１７の位置は変わらないため、遊星歯車１６は自転して、太陽歯車３１の周りを公転せず、いわば遊び歯車として作用し、内歯車１０３が回転する。内歯車１０３は、駆動モータ３の回転軸３２の回転とは逆向きに回転する。内歯車１０３は、半径外周方向に拡がる円環板部分が出力軸外筒１１に固定されているので、内歯車１０３の回転は、出力軸外筒１１に伝えられ、出力軸外筒１１に回り止め嵌合されている車輪５が回転する。

実施の形態１と同様に、遊星歯車装置１０１の内部および軸受１２に注油されている潤滑油が外部に洩れ出るのを防止するため、部品締結部には各種のシール部材が使用される。遊星歯車装置１０１の支持枠４側には、軸受内筒１０４の遊星キャリア部分にシール保持板１０５がボルト１０６で固定される。シール保持板１０５と回転軸３２の間は、相対回転するので、オイルシール２２が設けられる。

遊星歯車装置１０１の支持枠４と反対側では、出力軸外筒１１と内歯車１０３の円環板部分はボルト２８により締結されているため、Ｏリング２４が使用される。内歯車１０３の内周側をシールするため、内歯車１０３の内周に遊星軸支持円板１０７から離隔して、シール円板１０８が嵌合される。シール円板１０８の外周面と内歯車１０３の内周面との間に、Ｏリング１０９を配置する。

実施の形態４では、遊星歯車装置１０１の軸受内筒１０４が、ボルト７で固定リング１０２に固定される。遊星歯車装置１０１の軸方向の位置は、固定リング１０２の遊星歯車装置１０１を取り付ける当接面１２５で規定される。遊星歯車装置１０１の軸に直交する方向の位置は、軸受内筒１０４が嵌合される固定リング１０２の小径側の内周面１２６で規定される。駆動モータ３の固定と位置決めは、実施の形態１と同様である。実施の形態４でも、遊星歯車装置１０１と駆動モータ３の相対的な位置は固定リング１０２で決められるので、固定リング１０２を精度よく加工すれば、遊星歯車装置１０１と駆動モータ３の軸心を傾きなく一致させて組み立てるのを、容易に再現できる。

以上説明したように、実施の形態４によれば、遊星歯車装置１０１を車輪５の内周側に配置し、遊星歯車装置１０１および車輪５と駆動モータ３を、支持枠４の両側に配置して支持枠４に固定するので、車輪５を含めた駆動装置全体の車輪回転軸方向の長さを短縮できる。

実施の形態５．
図１１は、この発明の実施の形態５に係る独立車輪駆動装置の内部構成を示す断面図である。実施の形態５に係る独立車輪駆動装置１は、遊星歯車装置１１１の内歯車１１２と、軸受内筒１１３の遊星キャリア部分との間にシール部材１１６を備える。その他の構成は、実施の形態４に係る独立車輪駆動装置１の構成と同じである。

実施の形態５の独立車輪駆動装置１は、低速側の軸受１２の潤滑と、高速側の遊星歯車１６を回転支持する軸受１９、ならびに、内歯車１１２、遊星歯車１６および太陽歯車３１の噛み合いの潤滑を分離し、遊星歯車装置１１１の内部の潤滑を効率的に行なうようにしたものである。

図１１に示すように、内歯車１１２の支持枠４側端面にシールリング１１４をボルト１１５で締結固定し、シールリング１１４の内径側にオイルシール１１６を嵌合する。軸受内筒１１３の、遊星歯車軸１７の固定部より大径側に環状溝を設け、この環状溝とオイルシール１１６とでシール構造を構成している。

実施の形態５では、軸受１２が嵌合されている低速回転領域と、内歯車１１２、遊星歯車１６および太陽歯車３１が噛み合っている高速回転領域とを分けて潤滑を行なえるようにしている。それぞれの領域に適切な種類と量の潤滑油を封入することで、それぞれの領域で適切な潤滑を行うことができる。そして、低速回転領域と高速回転領域の潤滑油が混じり合ったり、それぞれの潤滑油の過不足が生じたりするのを低減できるという効果が期待できる。

実施の形態６．
図１２は、この発明の実施の形態６に係る独立車輪駆動装置の内部構成を示す断面図である。実施の形態６に係る独立車輪駆動装置１は、出力軸外筒１２３の支持枠４側で、出力軸外筒１２３と固定リング１２２との間にラビリンスシール１２４を構成する。その他の構成は、実施の形態５に係る独立車輪駆動装置１の構成と同じである。

図１２に示すように、出力軸外筒１２３の支持枠４側で、固定リング１２２に対向する面に環状の溝を形成し、対向する固定リング１２２の面に出力軸外筒１２３の環状溝と凹と凸が対向して隙間を隔てて嵌まり合うように、固定リング１２２の環状溝を形成する。軸受内筒１１３を固定リング１２２に締結固定することにより、出力軸外筒１２３と固定リング１２２の環状溝がラビリンスシール１２４を構成するようにしたものである。

この実施の形態６では、オイルシール２３に代えて、出力軸外筒１２３と固定リング１２２とに設けられた環状溝により、互いに接触することなくラビリンスシール１２４を構成するので、出力軸外筒１２３（または、固定リング１２２）にオイルシール２３が接触することによる摩擦抵抗がない。その結果、遊星歯車装置１２１の回転エネルギー損失の低減と温度上昇の軽減が可能になる。

出力軸外筒１２３を回転可能に支持する軸受１２は比較的低速で回転するため、潤滑油による潤滑ではなく、グリースによる潤滑も可能である。グリースで潤滑する場合には、実施の形態４および５に示すオイルシール２３よりも、ラビリンスシール１２４の方が適している。

上述の実施の形態に係る独立車輪駆動装置１は、いずれも、図２に示されるように、車両１３０に用いることができる。この発明の実施の形態に係る独立車輪駆動装置１は、低床車両用の動輪用駆動装置として採用するのに好適である。

なお、出力軸外筒１１、７３、１２３を回転可能に支持する軸受１２は、主にラジアル荷重を支える円筒ころ軸受と、軸方向荷重を支えられる深溝玉軸受の組み合わせに限らない。軸方向荷重を支えられる軸受、例えば円錐ころ軸受やつば付き円筒ころ軸受等を使用してもよい。

また、遊星歯車装置内部の潤滑油の外部への漏れを防止するためのシールに関して、相対的動きのない締結部はＯリングの使用に限らない。漏れを防止できる他のシール部材、例えば、ガスケットや液状パッキン等を使用してもよい。また、相対的動きのある可動部はオイルシールの使用に限らない。漏れを防止できる摺動可能な他のシール部材を使用してもよい。

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態および変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内およびそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

１ 独立車輪駆動装置、２ 遊星歯車装置、３ 駆動モータ、４ 支持枠、５ 車輪、６ 固定リング、７ ボルト、８ ボルト、９ ボルト、１１ 出力軸外筒、１２ 軸受、１３ 軸受内筒、１４ 出力軸端板、１５ 内歯車、１６ 遊星歯車、１７ 遊星歯車軸、１８ 遊星キャリア、１９ 軸受、２０ 遊星軸支持円板、２１ シール円板、２２ オイルシール、２３ オイルシール、２４ Ｏリング、２５ Ｏリング、２６ Ｏリング、２７ トルク伝達リング、２８ ボルト、２９ ボルト、３１ 太陽歯車、３２ 回転軸、３３ 当接面、３４ 外周面、３５ 端面、３６ 内周面、４１ 支持枠主板、４２ 支持枠側板、４３ 補強板、４４ 補強板、４５ 上部支持部、４６ 嵌合穴、４８ 取付台、５０ 補強板、５１ 補強板、５２ 下部支持部、５３ 上部牽引リンク支持部、５４ 下部牽引リンク支持部、６１ 遊星歯車装置、６２ シール保持板、６３ オイルシール、６４ Ｏリング、６５ ボルト、７１ 遊星歯車装置、７２ 固定リング、７３ 出力軸外筒、７４ ラビリンスシール、１０１ 遊星歯車装置、１０２ 固定リング、１０３ 内歯車、１０４ 軸受内筒、１０５ シール保持板、１０６ ボルト、１０７ 遊星軸支持円板、１０８ シール円板、１０９ Ｏリング、１１１ 遊星歯車装置、１１２ 内歯車、１１３ 軸受内筒、１１４ シールリング、１１５ ボルト、１１６ オイルシール、１２１ 遊星歯車装置、１２２ 固定リング、１２３ 出力軸外筒、１２４ ラビリンスシール、１２５ 当接面、１２６ 内周面、１３０ 車両、１３１ 車体、１３２ 懸架装置、１３３ フレーム。

Claims (14)

1. 一方の側に入力軸が配置され、他方の側に出力軸が配置され、前記入力軸の回転を減速して前記出力軸に伝達する遊星歯車装置と、
   前記遊星歯車装置の半径方向最外周を構成する出力軸外筒の外周に回り止め嵌合される車輪と、
   軸受内筒の軸方向の前記入力軸の側の端部を前記遊星歯車装置の前記入力軸の側で固定支持し、懸架装置を介して車体を支持する支持枠と、
   前記支持枠の前記軸受内筒とは反対側で前記支持枠に取り外し可能に固定され、前記入力軸を回転させる駆動モータと、
   を備える独立車輪駆動装置。
2. 一方の側に入力軸が配置され、他方の側に出力軸が配置され、前記入力軸の回転を減速して前記出力軸に伝達する遊星歯車装置と、
   前記遊星歯車装置の半径方向最外周を構成する出力軸外筒の外周に回り止め嵌合される車輪と、
   軸受内筒の軸方向の前記入力軸の側の端部を前記遊星歯車装置の前記入力軸の側で固定支持し、懸架装置を介して車体を支持する支持枠と、
   前記支持枠の前記軸受内筒とは反対側で前記支持枠に固定され、前記入力軸を回転させる駆動モータと、
   前記軸受内筒と前記支持枠との間に介在して、前記軸受内筒を前記支持枠に固定し、前記駆動モータの回転軸が挿通され、該駆動モータに当接して該駆動モータの位置を決める面が形成されている、固定リングと、
   を備える独立車輪駆動装置。
3. 前記遊星歯車装置は、内歯車、前記内歯車に噛み合う遊星歯車、前記内歯車の中心に位置し前記遊星歯車に噛み合う太陽歯車、前記遊星歯車を前記内歯車および前記太陽歯車に噛み合った状態で回転可能に支持する遊星キャリア、前記内歯車を内周側に構成する軸受内筒、前記軸受内筒の外周に同軸に嵌合する軸受、前記軸受の外周に同軸に嵌合する出力軸外筒、前記遊星キャリアの回転を前記出力軸外筒に伝達する出力軸端板から構成され、前記太陽歯車が入力軸であり、前記出力軸外筒が出力軸である、請求項１または請求項２に記載の独立車輪駆動装置。
4. 前記遊星歯車装置の前記支持枠とは反対側で、前記遊星キャリアと前記軸受内筒との間にシール部材を備える、請求項３に記載の独立車輪駆動装置。
5. 前記内歯車は、前記出力軸端板の小径側に構成され、
   前記軸受内筒は、前記内歯車の半径方向外周側に前記内歯車から離隔して配置され、
   前記遊星キャリアは、前記内歯車より前記支持枠側で前記軸受内筒に固定される、
   請求項３に記載の独立車輪駆動装置。
6. 前記遊星歯車装置の前記支持枠側で、前記内歯車と前記遊星キャリアとの間にシール部材を備える、請求項５に記載の独立車輪駆動装置。
7. 前記軸受は、グリースで潤滑される請求項３から６のいずれか１項に記載の独立車輪駆動装置。
8. 前記遊星歯車装置の前記支持枠側には、前記軸受内筒と前記駆動モータの回転軸との間に、シール円板が配置される請求項１から４のいずれか１項に記載の独立車輪駆動装置。
9. 前記出力軸外筒と前記固定リングの間には、オイルシールが設けられる請求項２に記載の独立車輪駆動装置。
10. 前記出力軸外筒の前記支持枠側の前記固定リングに対向する面に形成される第１の環状溝と、前記第１の環状溝と対向する固定リングの面に形成される第２の環状溝とが、ラビリンスシールを構成する請求項２に記載の独立車輪駆動装置。
11. 前記支持枠は、前記遊星歯車装置と前記駆動モータを固定支持するための支持枠主板を有し、
    前記支持枠主板には、前記固定リングの位置決めができる嵌合穴が形成されている請求項２に記載の独立車輪駆動装置。
12. 内歯車、前記内歯車に噛み合う遊星歯車、前記内歯車の中心に位置し前記遊星歯車に噛み合う太陽歯車、前記遊星歯車を前記内歯車および前記太陽歯車に噛み合った状態で回転可能に支持する遊星キャリア、前記内歯車を内周側に構成する軸受内筒、前記軸受内筒の外周に同軸に嵌合する軸受、前記軸受の外周に同軸に嵌合する出力軸外筒、前記遊星キャリアの回転を前記出力軸外筒に伝達する出力軸端板から構成され、前記太陽歯車が入力軸であり、前記出力軸外筒が出力軸である遊星歯車装置と、
    前記出力軸外筒の外周に回り止め嵌合される車輪と、
    前記軸受内筒の軸方向の一方の端部を前記遊星歯車装置の軸方向の一方の側で固定支持し、懸架装置を介して車体を支持する支持枠と、
    前記支持枠の前記軸受内筒とは反対側に、前記遊星歯車装置と同軸で前記支持枠に固定され、回転軸が前記太陽歯車に結合される駆動モータと、
    前記遊星歯車装置の前記支持枠とは反対側で、前記遊星キャリアと前記軸受内筒との間にシール部材と、
    を備える独立車輪駆動装置。
13. 内歯車、前記内歯車に噛み合う遊星歯車、前記内歯車の中心に位置し前記遊星歯車に噛み合う太陽歯車、前記遊星歯車を前記内歯車および前記太陽歯車に噛み合った状態で回転可能に支持する遊星キャリア、前記内歯車を内周側に構成する軸受内筒、前記軸受内筒の外周に同軸に嵌合する軸受、前記軸受の外周に同軸に嵌合する出力軸外筒、前記遊星キャリアの回転を前記出力軸外筒に伝達する出力軸端板から構成され、前記太陽歯車が入力軸であり、前記出力軸外筒が出力軸である遊星歯車装置と、
    前記出力軸外筒の外周に回り止め嵌合される車輪と、
    前記軸受内筒の軸方向の一方の端部を前記遊星歯車装置の軸方向の一方の側で固定支持し、懸架装置を介して車体を支持する支持枠と、
    前記支持枠の前記軸受内筒とは反対側に、前記遊星歯車装置と同軸で前記支持枠に固定され、回転軸が前記太陽歯車に結合される駆動モータと、
    を備え、
    前記内歯車は、前記出力軸端板の小径側に構成され、
    前記軸受内筒は、前記内歯車の半径方向外周側に前記内歯車から離隔して配置され、
    前記遊星キャリアは、前記内歯車より前記支持枠側で前記軸受内筒に固定される、
    独立車輪駆動装置。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の独立車輪駆動装置を備え、
    前記車輪を前記独立車輪駆動装置で駆動する、車両。

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